t539ec.pdf

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO
FACULTAD DE INGENIERIA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E
INDUSTRIAL
CARRERA: ELECTRÓNICA Y COMUNICACIONES
TEMA:
SISTEMA DE COMUNICACION POR FIBRA OPTICA Y ENLACE
INALAMBRICO PARA LA CORPORACION NACIONAL DE
ELECTRICIDAD CNEL REGIONAL SANTO DOMINGO
AUTOR :
LOURDES ANGELICA PROANO LOZADA
AMBATO - ECUADOR
MAYO/2009

i
APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del trabajo de graduación o titulación: Trabajo
Estructurado de Manera Independiente sobre el temaμ “SISTEMA DE
COMUNICACIÓN POR FIBRA ÓPTICA Y ENLACE INALÁMBRICO PARA
LA CORPORACIÓN NACIONAL DE ELECTRICIDAD CNEL REGIONAL
SANTO DOMINGO.”, de Lourdes Angélica Proaño Lozada, egresada de la
Carrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones, de la Facultad de
Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial, de la Universidad Técnica de
Ambato, considero que el informe investigativo reúne los requisitos suficientes
para que continúe con los trámites y consiguiente aprobación.
Ambato Abril 25, 2010
EL TUTOR
-------------------------------------------
Ing. Marco Jurado

ii
AUTORÍA
El presente trabajo de investigación tituladoμ “SISTEMA DE COMUNICACIÓN
POR FIBRA ÓPTICA Y ENLACE INALÁMBRICO PARA LA
CORPORACIÓN NACIONAL DE ELECTRICIDAD CNEL REGIONAL
SANTO DOMINGO.”. Es absolutamente original, auténtico y personal, en tal
virtud, el contenido, efectos legales y académicos que se desprenden del mismo
son de exclusiva responsabilidad del autor y su propiedad intelectual pertenecen al
graduando de la Universidad Técnica de Ambato.
Ambato Abril 25, 2010
-------------------------------------------
Lourdes Angélica Proaño Lozada
CC: 180418808-2

iii
APROBACIÓN DEL TRIBUNAL DE CALIFICACION
El Tribunal de Calificación, conformada por los señores docentes Ing. Geovany
Brito e Ing. Julio Cuji, aprueban el trabajo de graduación o titulación Trabajo
Estructurado de Manera Independiente titulado: SISTEMA DE
COMUNICACIÓN POR FIBRA ÓPTICA Y ENLACE INALÁMBRICO PARA
LA CORPORACIÓN NACIONAL DE ELECTRICIDAD CNEL REGIONAL
SANTO DOMINGO, presentado por la señorita Lourdes Angélica Proaño
Lozada.
Ing. Oswaldo Paredes
PRESIDENTE DEL TRIBUNAL
Ing. Geovanny Brito Ing. Julio Cuji
DOCENTE CALIFICADOR DOCENTE CALIFICADOR

iv
DEDICATORIA:
Dedico este trabajo a mis
padres quienes me han
apoyado durante todo mi
proceso educativo,
brindándome su
confianza y
aconsejándome cuando lo
necesité, también
consagro mi trabajo a
Dios por darme vida y
fortaleza para realizarlo
Lourdes Proaño

v
AGRADECIMIENTO:
A Dios y mis padres, gracias
a ellos tengo vida y fortaleza
para cumplir con mis metas,
a mi tutor Ing. Marco
Jurado por compartir sus
conocimientos y
experiencias para lograr
realizar este trabajo y
también gratifico a las
autoridades, docentes y
personal administrativo de
mi Facultad quienes me han
apoyado indistintamente
con lo que he necesitado
.
Lourdes Proaño

vi
RESUMEN EJECUTIVO
La Corporación Nacional de Electricidad “CNEL” regional Santo Domingo es una
entidad pública que sustituyó a la Empresa Eléctrica Santo Domingo
“EMELSAD”, con el fin de mejorar el servicio eléctrico brindado a sus usuarios.
Es por ello que el proyecto está orientado al mejoramiento de la comunicación
entre subestaciones y la central de la Corporación Nacional de Electricidad
regional Santo Domingo utilizando sistemas de comunicación que proporcionan
mayor seguridad, confiabilidad y disponibilidad de información en la matriz para
optimar la atención a sus clientes.
En el capítulo primero se describe el problema en la comunicación de la
Corporación, por lo cual se desea mejorarlo contando con sistemas de mayor
confianza, para conseguir el objetivo de atender de mejor manera a sus usuarios.
En el capítulo segundo se tiene el respaldo bibliográfico necesario para el
desarrollo del sistema de fibra óptica y enlace inalámbrico, describiendo los
parámetros principales sobre los medios de comunicación que se proponen como
solución al problema de la Corporación, entre ellos están:
Fibra óptica (características, propiedades, ventajas, desventajas, etc.)
Sistema de transmisión óptico
Tendencias de las telecomunicaciones
Sistemas de transmisión inalámbrico, entre otros
El tercer capítulo engloba el marco metodológico, enfoque que se tuvo en el
proceso de investigación, modalidad y niveles de la investigación, población y
técnica de recolección de información, además los resultados obtenidos de la
misma, importantes para determinar si la solución propuesta es la mejor para la
Corporación.

vii
El cuarto capítulo recoge las conclusiones obtenidas del análisis de los resultados
de la investigación, además de recomendaciones para mejorar el sistema.
El Capítulo V contiene el diseño del sistema propuesto como solución al problema
de comunicación de la Corporación, diseñando el sistema de fibra óptica,
proponiendo la fibra óptica, equipos y accesorios necesarios para el sistema, que
se consideraron de mejores características para el sistema; para el radioenlace se
realizó un estudio de mejor ruta, pérdidas y equipos necesarios para el mismo,
respaldando con una simulación del radioenlace. El sistema cubre con los
requerimientos impuestos por la Corporación.
El Capítulo VI contiene las conclusiones y las recomendaciones sobre el sistema
de fibra óptica y el enlace inalámbrico diseñado.

viii
ÍNDICE DE CONTENIDOS
CARATULA………………….……………………………………………………¡
Error! Marcador no definido.
APROBACIÓN DEL TUTOR..............................................................................i
AUTORÍA...........................................................................................................ii
APROBACIÓN DEL TRIBUNAL DE CALIFICACION ...................................iii
DEDICATORIA:................................................................................................iv
AGRADECIMIENTO: ........................................................................................v
RESUMEN EJECUTIVO...................................................................................vi
ÍNDICE DE CONTENIDOS.............................................................................viii
INTROCUCCIÓN ............................................................................................xiv
CAPITULO I ..........................................................¡Error! Marcador no definido.
EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACION........¡Error! Marcador no definido.
1.1. Planteamiento del problema.....................¡Error! Marcador no definido.
1.1.1. Contextualización.............................¡Error! Marcador no definido.
1.1.2. Análisis critico .................................¡Error! Marcador no definido.
1.1.3. Prognosis .........................................¡Error! Marcador no definido.
1.2. Formulación del problema.......................¡Error! Marcador no definido.
1.2.1. Preguntas directrices ........................¡Error! Marcador no definido.
1.2.2. Delimitación del problema ...............¡Error! Marcador no definido.
1.3. Justificación ............................................¡Error! Marcador no definido.
1.4. Objetivos de la investigación...................¡Error! Marcador no definido.
1.4.1. Objetivo general...............................¡Error! Marcador no definido.
1.4.2. Objetivos específicos........................¡Error! Marcador no definido.
AUTORÍA...........................................................................................................ii
DEDICATORIA:.........................................................................................iv
AGRADECIMIENTO:................................................................................v

ix
INTROCUCCIÓN ............................................................................................xiii
AUTORÍA...........................................................................................................ii
DEDICATORIA:.........................................................................................iv
INTROCUCCIÓN .............................................................................................xii
AUTORÍA...........................................................................................................ii
DEDICATORIA:.........................................................................................iv
INTROCUCCIÓN ...............................................................................................x
AUTORÍA...........................................................................................................ii
DEDICATORIA:.........................................................................................iv
INTROCUCCIÓN ...............................................................................................x

x
INTROCUCCIÓN
La Corporación Nacional de Electricidad “CNEL” es una entidad pública
distribuidora de energía eléctrica, creada en Enero del 2009, fusiona diez
distribuidoras de energía en todo el país: Manabí, Bolívar, Península de Santa
Elena, Santo Domingo, Guayas-Los Ríos, El Oro, Sucumbíos, Los Ríos,
Esmeraldas y Milagro.

xi
La Corporación Nacional de Electricidad “CNEL” regional Santo Domingo
sustituyó a la Empresa Eléctrica Santo Domingo “EMELSAD” con el fin de
mejorar el servicio eléctrico brindado a sus usuarios.
La dirección de CNEL regional Santo Domingo está a cargo del Ingeniero Mario
Antonio Badillo quien fue ratificado en sus funciones por su gran desempeño en
sus veintitrés meses de administración de EMELSAD. El área de concesión de
CNEL regional Santo Domingo es la misma de EMELSAD que actualmente es de
6500 Kilómetros llegando a 130676 clientes.
La misión de la nueva entidad es mejorar el servicio eléctrico suministrado a sus
usuarios, para ello CNEL regional Santo Domingo cuenta con diez subestaciones
eléctricas con las cuales la matriz debe comunicarse diariamente ya que de ellas se
distribuye Energía Eléctrica a todos los usuarios siendo ellos la razón de
existencia de la Corporación. Por esta razón, el Jefe del Departamento de
Planificación, Ing. Edmundo Santander aspira contar con un sistema de
comunicación con tecnología avanzada entre subestaciones eléctricas y la matriz
donde se encuentra el centro de control.
Debido a que CNEL regional Santo Domingo es una entidad de gran extensión, se
diseña un sistema de comunicación por fibra óptica que unirá la matriz con cuatro
subestaciones eléctricas: La Cadena, Centenario, Quito, y Quevedo; cinco
subestaciones eléctricas se unirán a la red de fibra óptica a futuro: El Carmen,
Patricia Pilar, Valle Hermoso, La Concordia y Alluriquín. La subestación eléctrica
El Rocío se enlazará inalámbricamente con la central pues se considera la mejor
alternativa.

1
CAPITULO I
EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACION
1.1. Planteamiento del problema.
El deficiente sistema de comunicación que existe entre la CORPORACIÓN
NACIONAL DE ELECTRICIDAD (CNEL) regional Santo Domingo, con las
subestaciones eléctricas: Quevedo, La Cadena, Quito, Centenario y El Rocío,
produce ineficaz servicio a sus clientes y pérdidas de información, no permitiendo
una solución inmediata al problema presentado.
1.1.1. Contextualización
En el mundo existen empresas que brindan sus servicios con tecnologías avanzadas,
otorgándoles alto prestigio y garantizando la calidad del servicio a sus clientes.
El avance tecnológico en las comunicaciones, concede la oportunidad de crecer
institucionalmente, siendo los países industrializados quienes mejores sistemas de
comunicación tienen actualmente.
En nuestro país existen empresas que han desarrollado sistemas de comunicación de
gran alcance y seguridad, tal es el caso de TRANSELECTRIC S.A, que actualmente

2
cuenta con sistemas de comunicación por fibra óptica, que le permite cubrir varias
ciudades del país, brindando mejor servicio eléctrico y de telecomunicaciones a sus
clientes, caso similar maneja TELCONET y otras empresas, que buscan expandir sus
servicios con mejor tecnología.
Estas empresas han avanzado tecnológicamente y a gran escala, siendo un reto para
cada una mantener el nivel respectivo y garantizar la calidad del servicio a sus
clientes.
En la ciudad de Santo Domingo de los Tsachilas, existen empresas que cuentan con
sistemas de tecnología avanzada, otorgándoles la oportunidad de conectase a nivel
nacional y brindándoles alto prestigio.
En la Corporación Nacional de Electricidad regional Santo Domingo, se ha visto la
necesidad de implementar sistemas de comunicación con tecnología avanzada, para
brindar satisfacción a sus clientes y otorgar seguridad en la transferencia de
información con sus subestaciones eléctricas.
1.1.2.Análisis critico
La deficiente comunicación de la Corporación Nacional de Electricidad regional
Santo Domingo con las subestaciones eléctricas, se debe principalmente por no contar
con un sistema que brinde un ancho de banda que cubra los requerimientos actuales,
facilite el alcance de sistemas de alta capacidad y proporcione seguridad, con lo que
la empresa podría mejorar la comunicación.
Otro factor que afecta la comunicación con las subestaciones eléctricas, es la falta de
sistemas de respaldo, que puedan garantizar la adquisición de la información en la
central ante problemas producidos en alguna de ellas.

3
1.1.3. Prognosis
La inexistencia de un sistema de comunicación con tecnología avanzada se ve
reflejada en un servicio de baja calidad hacia sus usuarios, provocando una
comunicación deficiente con las subestaciones eléctricas, disminuyendo la
confiabilidad y disponibilidad de la información, además de retrasar
tecnológicamente a la institución.
1.2. Formulación del problema
¿El diseño del sistema de comunicación por fibra óptica y enlace inalámbrico entre
las subestaciones eléctricas y la matriz, permitirá mejorar el sistema de adquisición y
control de información en la central?
1.2.1.Preguntas directrices
1.2.1.1. ¿Cuáles son las bases teórico-técnicas de un sistema de comunicación por
fibra óptica y del enlace inalámbrico?
1.2.1.2. ¿Qué beneficios brindará el estudio de los procesos y usos de la fibra óptica
y del enlace inalámbrico en la Corporación Nacional de Electricidad CNEL
regional Santo Domingo?
1.2.1.3. ¿Será factible plantear el diseño del sistema de comunicación por fibra
óptica y enlace inalámbrico para la Corporación Nacional de Electricidad
CNEL regional Santo Domingo?

4
1.2.2.Delimitación del problema
El proyecto se realizó en la Corporación Nacional de Electricidad regional Santo
Domingo ubicada en la Cooperativa Nacional, Avenida Los Tsachilas entre las calles
Rio Tarqui y Rio Yanuncay y se desarrolló en el lapso de seis meses a partir de la
aprobación del Honorable Consejo Directivo.
1.3. Justificación
En un mundo globalizado donde la comunicación tiene cada vez mayor importancia
es indispensable el desarrollo tecnológico en el país. El beneficio del presente
proyecto se verá reflejado en sistemas con mayor seguridad y alcance con las
subestaciones eléctricas y el mejor servicio brindado a sus usuarios.
Se debe tomar en cuenta el crecimiento institucional que se logrará no solo a nivel
nacional, sino también a nivel internacional, contando con sistemas de tecnología
avanzada capaces de cubrir servicios actuales y futuros, además de poder acceder a
las subestaciones en cualquier parte del mundo para tomar decisiones oportunamente
y sin pérdidas de tiempo y recursos.
La importancia que se tiene a nivel investigativo es otro aspecto fundamental, pues
tanto el investigador como los miembros de la Corporación se involucran con el
desarrollo de tecnologías nuevas que tienen proyecciones futuras de gran importancia
que permitirán un crecimiento institucional de alto nivel.

5
1.4. Objetivos de la investigación
1.4.1.Objetivo general
Diseñar un sistema de comunicación por fibra óptica y enlace inalámbrico para la
Corporación Nacional de Electricidad regional Santo Domingo.
1.4.2.Objetivos específicos
1.4.2.1. Analizar las bases teórico-técnicas de los sistemas de comunicación por fibra
óptica y enlace inalámbrico.
1.4.2.2. Realizar un estudio sobre los procesos y usos de la fibra óptica y del enlace
inalámbrico en la Corporación Nacional de Electricidad regional Santo
Domingo.
1.4.2.3. Plantear una propuesta de diseño de un sistema de comunicación por fibra
óptica y enlace inalámbrico para la Corporación Nacional de Electricidad
regional Santo Domingo.

6
CAPITULO II
MARCO TEORICO
2.1. Antecedentes investigativos
Trabajos similares al presente existen tanto en la Facultad de Ingeniería en Sistemas
Electrónica e Industrial de la Universidad Técnica de Ambato como en internet,
ejemplosμ “Diseño de un enlace inalámbrico para transmisión de datos entre las
sucursales de Andinamotors 1 y 2 para la compañía Compumática Cía. Ltda.”, Autor
Cesar Cáceres Montesdeoca, “Estudio de las redes ópticas de acceso DWDM y
factibilidad de ser implementado en la zona central del Ecuador”. Autorμ Juan Pablo
Pallo, entre otros, difieren con el presente estudio en el lugar de aplicación e incluir,
simultáneamente, el diseño del sistema de fibra óptica y el enlace inalámbrico.
2.2. Fundamentación
2.2.1. Fundamentación legal
La Corporación Nacional de Electricidad (CNEL), es una entidad de reciente
creación, la cual está formada por diez Empresas Eléctricas, ocho de la región Costa,
una de la Sierra y otra de la región Oriente del Ecuador

7
La Corporación Nacional de Electricidad regional Santo Domingo es un organismo
público que sustituyó a la Empresa Eléctrica Santo Domingo (EMELSAD) en Enero
del 2009, otorga servicio de Energía Eléctrica dentro del área de concesión
determinada, abarcando 6500 Km².
La gerencia está a cargo del Ingeniero Mario Badillo, quien ha sido ratificado de su
anterior administración.
2.3. Categorías fundamentales
2.3.1. Fibra Óptica
Es un filamento de vidrio o plástico de Dióxido de Silicio (SiO2) por el que se
transmite señales luminosas, las cuales se convierten de eléctricas a luminosas y en el
extremo opuesto de la fibra nuevamente a señales eléctricas. La fibra óptica beneficia
brindando una capacidad de ancho de banda ilimitado, pero las limitantes
tecnológicas son las que imposibilitan aprovechar su potencialidad. En la Fig. 1 se
puede observar las señales luminosas en un cable óptico.
Fig. 1 Fibra óptica1

8
2.3.1.1. Transmisión de la luz por la fibra óptica
La transmisión de luz se fundamenta en la reflexión interna total; los rayos de luz se
propagan por el núcleo de la fibra óptica cumpliendo la condición que el índice de
refracción del núcleo debe ser mayor al índice de la cubierta y el ángulo de incidencia
mayor al ángulo crítico, de esta manera toda la luz se refleja hacia el interior de la
fibra sin pérdidas además puede transmitirse a grandes distancias reflejándose miles
de veces. Cuando los ángulos de incidencia son menores al ángulo crítico los rayos de
luz se refractan y pasan a la cubierta de la fibra óptica, y en los ángulos iguales al
ángulo crítico, los rayos se refractan paralelamente a la superficie de separación entre
el núcleo y el revestimiento.
2.3.1.2. Componentes de la Fibra Óptica
La fibra óptica está compuesta por cinco partes, como se observa en la Fig. 2, estas
son: núcleo, revestimiento, buffer, hilos de Kevlar y recubrimiento.
Fig. 2 Componentes de la fibra2
2.3.1.2.1. Núcleo: Este elemento emite los pulsos de luz desde el transmisor hacia el
receptor y se encuentra en el centro de la fibra óptica; mientras el diámetro
del núcleo es más grande, mas cantidad de luz se podrá emitir por el cable
óptico. Su composición puede ser sílice, cuarzo fundido o plástico de
índice de refracción alto.

9
2.3.1.2.2. Revestimiento: Esta fabricado de silicio, con un índice de refracción
menor que el del núcleo. Envuelve y resguarda al núcleo para asegurar que
todos lo haces de luz sean reflejados, reteniéndolos dentro el núcleo,
además, proporciona resguardo extra frente a curvaturas ya que se
incrementan otras capas de plástico las cuales absorben impactos o golpes
que sufra la fibra óptica.
2.3.1.2.3. Buffer: Es un material amortiguador que impide que la fibra óptica sufra
daños, generalmente su fabricación es a base de plástico. Existen dos
diseños básicos para el cable, estructura ajustada y estructura abierta.
2.3.1.2.4. Hilos de Kevlar: Este elemento evita el estiramiento de la fibra óptica en
el periodo de instalación.
2.3.1.2.5. Recubrimiento: El recubrimiento brinda resguardo a la fibra frente a
desgaste, solvente y demás contaminantes.
2.3.1.3. Características
Las principales características de la fibra óptica son:
2.3.1.3.1. Características Mecánicas
a. Módulo de Young. El Módulo de Young es la fuerza por unidad de área que
ocasiona alargamiento en la fibra óptica y tiene un valor de 700 kp/mm² (1
kp=9.80665N)
b. Carga de Rotura. Se refiere a la fuerza por unidad de área que podría romper la
fibra óptica, su valor es 400kp/mm²

10
c. Coeficiente de dilatación. Este parámetro refleja el alargamiento que se produce
en la fibra óptica en cada grado de temperatura, con un valor aproximado de
0.5*10-6
por cada °C
d. Radio de curvatura. El radio de curvatura mínimo debe ser diez veces mayor al
diámetro de la fibra.
e. Peso. Los cables de fibra óptica se caracterizan por tener un peso inferior al de
los cables metálicos.
2.3.1.3.2. Características de transmisión.
a. Atenuación.- Es el decrecimiento de la potencia óptica respecto a la distancia,
sus efectos son disminución de la amplitud de los pulsos.
b. Dispersión.- Provoca ensanchamiento de los pulsos
c. Ancho de banda.- Es la medida de la capacidad de transmisión de
información ó, rango de modulación a la cual la potencia luminosa decae,
comparado con el valor que tiene a la frecuencia central.
d. Diámetro del campo modal.- “Diámetro del campo (lejano o cercano de
acuerdo con el método de medida) emitido en el extremo de la FO
monomodo”2
, su valor aumenta cuando incrementa la longitud de onda guiada
e. Longitud de la onda de corte.- Por una fibra óptica monomodo se propagan
varios rayos de luz, no solo un rayo, esta fibra se comporta como monomodo
para una determinada longitud de onda, debajo de este valor la fibra óptica
guía varios rayos de luz comportándose como una fibra óptica multimodo. La

11
longitud de onda en la que se produce la separación entre monomodo y
multimodo para una fibra óptica se la conoce como Longitud de Onda de
Corte. En un sistema de comunicación, para la transmisión en un solo modo,
se debe cerciorar que la longitud de onda de transmisión sea mayor que la
longitud de onda de corte, si la longitud de onda decrece por debajo de la
longitud de onda de corte, se producen más modos ocasionando pérdidas de
información.
2.3.1.3.3. Características geométricas
a. Diámetro del recubrimiento.- El diámetro del recubrimiento tiene un valor
nominal de 125um.
b. Diámetro del núcleo.- Los valores sugeridos para el diámetro del núcleo de la
fibra óptica es de 9um, 50um, 62.5um.
c. Error de Concentricidad.- El error de concentricidad es la diferencia entre el
centro del núcleo y centro del recubrimiento.
d. No circularidad del núcleo.- La relación entre los diámetros interno y externo
de la fibra óptica se conoce como no circularidad del núcleo.
2.3.1.3.4. Características ópticas
a. Perfil de refracción.- El perfil del índice de refracción de la fibra óptica se
obtiene considerando la relación del índice de refracción en función del radio, es
decir, la relación del “Índice de refracción sobre la sección transversal de la fibra
óptica”2
. Si permanece constante el índice de refracción de la cubierta, se puede
clasificar a la fibra en función de su perfil de refracción en dos grupos: perfil
gradual y perfil escalonado.

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b. Apertura numérica.- Es el rango de ángulos de los rayos de luz que ingresan a
la fibra y son reflejados en su totalidad, es el indicador del ángulo máximo con
que un rayo de luz puede ingresar a la fibra. El valor normalizado para la fibra
óptica multimodo del índice gradual es 50/125um, según la norma UIT-T G.651;
mientras que para la fibra óptica monomodo este valor no está normalizado.
c. Ángulo de aceptación.- Describe la región que certifica que los rayos incidentes
se propagan por la fibra óptica.
2.3.1.4. Ventanas de operación de la fibra óptica
2.3.1.4.1. Espectro electromagnético
Todas las ondas electromagnéticas se generan de la misma manera, una de las
propiedades en común es la velocidad con la que viajan en el vacío, que es
aproximadamente 300.000 Km/s, siendo esta la velocidad de la luz.
Los ojos humanos pueden apreciar una pequeña parte del espectro electromagnético
de longitud de onda.
En la Fig.3 se observa los colores que el ojo humano distingue con el respectivo
rango de longitud de onda para cada color.
Fig. 3 Colores que el ojo humano distingue3

13
Las longitudes de onda que, para el ojo humano no son visibles, se aplican para la
transmisión de datos por fibra óptica y se las conoce como luz infrarroja. Las
longitudes de onda que se usa en la fibra óptica son de 850nm, 1310nm y 1550nm. La
Fig. 4 ilustra la división del espectro electromagnético, donde se aprecia las bandas
con su longitud de onda, frecuencia y energía correspondientes.
Fig. 4 Espectro Electromagnético4
2.3.1.4.2. Ventanas de trabajo
Se seleccionan tres ventanas del Espectro Electromagnético de la Fig.4 ya que
permiten pasar por la fibra óptica con mayor facilidad, estas ventanas son:
a. Primera ventana= 850nm
Actualmente ya no se usa porque presenta valores de atenuación muy alta, por lo
que cubre distancias muy cortas.

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b. Segunda ventana= 1310nm
Se usa en sistemas de baja y media velocidad, en redes locales y urbanas.
c. Tercera ventana= 1550nm
Sistemas de alta velocidad y largo alcance.
Las ventanas de operación de la fibra óptica se puede observar en la Fig. 5
Fig. 5 Ventanas de operación2
2.3.1.5. Atenuación de la fibra óptica
Las pérdidas por atenuación dependen de la longitud de onda de la luz y del material
por el cual se propaga, la disminución de la potencia óptica es en función inversa a la
longitud de la fibra óptica, su unidad de medida es dB/Km que representa la pérdida
de luz en un kilómetro.
Los parámetros que influyen en la atenuación se ilustran el Fig. 6

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FACTORES
DE
ATENUACIÓN
FACTORES
PROPIOS
FACTORES
EXTERNOS
Pérdidas por absorción del
material de la fibra óptica
Pérdidas por dispersión
Fig. 6 Factores de atenuación
2.3.1.5.1. Factores propios
a. Pérdidas por absorción del material de la fibra.- Se producen por impurezas
que absorben luz convirtiendo en calor, ejemplos de impurezas son iones
metálicos, Níquel Variado OH-
, etc.
b. Pérdidas por dispersión.- Se presentan como reflexiones del material
ocasionadas por irregularidades microscópicas que se producen en la fabricación.
Estas pérdidas abarcan las imperfecciones de la fibra óptica en la unión núcleo-
revestimiento, impurezas y burbujas en el núcleo, pérdidas de radiación por
micro curvaturas, pérdidas de Rayleigh, entre otras.
En la Fig. 7 se observan las pérdidas que ocasionan atenuación, donde el eje X
representa la longitud de onda y el eje Y la atenuación. La curva representa las
pérdidas por microcurvaturas que se producen en la fibra óptica, las crestas que
aparecen cerca de las ventanas que frecuentemente se usa para la transmisión con
fibra óptica (850, 1310 y 1550 nm) se generan por la absorción debida al Ion
Hidroxilo OH-.

16
Fig. 7 Atenuación de la fibra óptica5
2.3.1.5.2. Factores externos
El principal factor externo que ocasiona pérdida de la luz son las deformaciones
mecánicas, especialmente las curvaturas ya que algunos rayos no sufren la reflexión
total y se escapan del núcleo, las curvaturas se clasifican en macro curvaturas cuando
el radio es de un centímetro o más y en micro curvaturas cuando el radio es de unos
pocos milímetros.
En la Fig. 8 se observa las curvaturas en una fibra óptica.
Fig. 8 Curvaturas de la fibra óptica6

17
2.3.1.6. Refracción
La refracción es la desviación de la dirección de una onda al pasar de un material a
otro, varía dependiendo del material con el que la fibra óptica ha sido fabricada.
Cada onda electromagnética se propaga con una velocidad de fase diferente, ésta
velocidad se conoce como velocidad en la substancia y su fórmula es:
Donde:
c= velocidad en la sustancia
c0 =velocidad de la luz en el vacío
n= índice de refracción
2.3.1.7. Reflexión en la fibra óptica
2.3.1.7.1. Angulo de Reflexión
El ángulo de reflexión es el ángulo que se forma entre el rayo reflejado y la normal.
2.3.1.7.2. Ley de reflexión
La Ley de la Reflexión establece que el ángulo de reflexión de un rayo de luz es
equivalente al ángulo de incidencia, en otras palabras, el ángulo con el que el rayo de
luz toca una superficie reflectora establece el ángulo con el que se reflejará el rayo en
la superficie.

18
2.3.1.7.3. Reflexión interna total
Es el principio en el cual se basa la transmisión de los haces de luz en la fibra óptica.
Como se puede apreciar en la Fig. 9, los rayos de luz pueden incidir en la superficie
de separación núcleo-revestimiento de tres maneras:
a. Con un ángulo menor al ángulo crítico, si así ocurre, “los rayos de luz se
refractan y pasan al material menos denso, es decir la cubierta de la fibra”7
b. Con un ángulo mayor al ángulo crítico, donde los rayos de luz permanecen en
el núcleo y logran propagarse varios kilómetros.
c. Con un ángulo igual al ángulo crítico, cuando esto sucede los rayos de luz “se
propagan paralelamente a la superficie de separación entre el núcleo y la
cubierta”7
z
Núcleo n1
Revestimiento
n2>n1
i igual a c
Rayos de luz viajan
paralelamente a la
superficie
i mayor a c
Reflexión Total
i menor a c
Rayos de luz se
refractan
Rayos de luz incidentes
a la superficie
núcleo-revestimiento
Fig. 9 Formas de incidencia de los rayos de luz
Con el fin de transmitir los rayos de luz sin pérdidas, se debe cumplir con dos
condiciones esenciales:
a. El índice de refracción del núcleo debe ser mayor al índice de refracción del
revestimiento

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b. El ángulo de incidencia del rayo de luz debe ser superior al ángulo crítico para el
núcleo y su revestimiento.
Si estas dos condiciones se cumplen correctamente se establecerá la Reflexión Interna
Total y toda la información que se propaga en forma de luz viajará dentro de la fibra
óptica siguiendo una trayectoria en zigzag a lo largo del núcleo, similar a lo que se
aprecia en la Fig. 10.
Fig. 10 Reflexión interna total8
Para cumplir con la segunda condición es necesario restringir estos dos parámetros:
a. Apertura numérica de la fibra óptica: Se define como apertura numérica del
núcleo al rango de ángulos incidentes de los rayos de luz que ingresan a la fibra y
que son reflejados en su totalidad. También se conoce como habilidad de
recoger la luz de una fibra óptica, entre más grande es la magnitud de la apertura
numérica, mayor es la cantidad de luz aceptada por la fibra.
En una fibra de índice escalonado la Apertura Numérica (AN) es el seno del ángulo
de aceptación, su expresión matemática es:
Para una fibra de índice gradual AN es el seno del ángulo crítico cuya expresión
matemática es:

20
b. Modos: Son los trayectos que puede recorrer la luz cuando viaja por la fibra.
2.3.1.8. Dispersión
Los defectos microscópicos de la fibra óptica reflejan y disipan parte de la energía de
la luz transmitida provocando de esta forma la dispersión de energía, la cual tiene un
efecto negativo ya que limita la distancia de transmisión de la fibra óptica.
La dispersión de energía óptica se clasifica en dos categorías:
Dispersión modal
Dispersión cromática
2.3.1.8.1. Dispersión Modal
Como indica la Fig. 11, se produce en la fibra óptica multimodo debido a la
diferencia de tiempos de propagación de los rayos de luz al seguir diferentes caminos
en la fibra óptica.
Fig. 11 Dispersión modal9

21
2.3.1.8.2. Dispersión Intramodal o Cromática
Este tipo de dispersión está presente en todos los tipos de fibra óptica, producida por
los retardos de las diferentes longitudes de onda, generando una señal distorsionada
al final de la fibra óptica.
2.3.1.9. No linealidad de la fibra óptica
Las no linealidades de la fibra óptica ocurren cuando se generan señales causadas por
niveles de alta potencia o por amplificadores ópticos afectando negativamente al
desarrollo del sistema, estas no linealidades están dentro de dos categorías:
a. Dispersión estimulada.- Se produce cuando señales ópticas interactúan con
las ondas acústicas o con vibraciones moleculares en la fibra, ocasionando
dispersión de la luz cambiándola a una mayor longitud de onda.
b. Índices de fluctuación refractivos.- La intensidad óptica de la señal de
transmisión varía si el índice de refracción es modulado, esto ocurre cuando
existen altas potencias relacionadas con los amplificadores ópticos.
2.3.1.10. Modos de propagación de la fibra óptica
Existen dos tipos de modos de propagación de la fibra óptica, monomodo y
multimodo, cada una necesita fibras con características distintas. A su vez,
multimodo se puede implementar de dos maneras, índice escalonado e índice gradual.

22
2.3.1.10.1. Multimodo
En este tipo de fibra se propagan más de un modo de la misma longitud de onda, es
decir hay múltiples rayos de luz de una fuente luminosa que se mueven a través del
núcleo los cuales toman diferentes trayectorias.
2.3.1.10.1.1. Multimodo Índice Escalonado
Este tipo de fibra presenta un valor de atenuación y dispersión alto, por lo que
actualmente está fuera de toda aplicación.
El núcleo de este tipo de fibra es constante y la luz se propaga en línea recta hasta
alcanzar la interfaz del núcleo y la cubierta, cuando el rayo de luz choca con esta
interfaz, se origina un cambio abrupto en el ángulo de movimiento del rayo de luz. A
la rapidez de este cambio se lo conoce como Índice Escalonado, ya que los rayos de
luz son recombinados en el receptor, obteniéndose una señal que no es una réplica
exacta de la señal que se transmitió, como lo muestra la Fig. 12.
Fig. 12 Fibra óptica multimodo índice escalonado10
2.3.1.10.1.2. Multimodo Índice Gradual
El valor del índice de refracción del núcleo varía de forma suavizada, según el valor
del radio del mismo, hasta alcanzar el valor del índice del recubrimiento, reduciendo
en el cable los retardos por dispersión, pues los modos se reflejan al mismo nivel.

23
Como indica la Fig. 13, la refracción del rayo de luz forma una curva, esto se debe a
que el índice de refracción está relacionado con la densidad, como el índice gradual
tiene densidad variable, existe una diferencia de densidad, lo que provoca que el rayo
se refracte de ese modo.
Fig. 13 Fibra óptica multimodo índice gradual10
2.3.1.10.2. Monomodo
Usa una fibra de Índice Escalonado, los rayos de luz se limitan a un rango muy
pequeño de ángulos, todos cerca del horizonte, pues la fuente de luz se encuentra muy
enfocada. La luz se propaga casi paralela al eje de la fibra, de esa forma se logra
reducir los retardos producidos por las diferentes trayectorias multimodales.
En la Fig. 14 se observa el trayecto que sigue la luz por una fibra monomodo, la cual
es casi paralela al eje de la fibra, de esta forma, todos los rayos llegan al destino
permitiendo reconstruir la señal sin distorsión.
Fig. 14 Fibra óptica monomodo10

24
2.3.1.11. Tipos de cable de fibra óptica
Según el diseño existen dos tipos de cables de fibra óptica, cable de estructura
holgada y cable de estructura ajustada.
2.3.1.11.1. Cable de fibra óptica de estructura holgada
También llamado cable de estructura suelta, abierta o Loose Tube, se utiliza para
cableado en interiores y exteriores, este cable se caracteriza por tener varios tubos de
fibra los cuales rodean un elemento de refuerzo que contiene una cubierta protectora.
Cada tubo contiene varias fibras ópticas y puede ser huecos o contener un gel
hidrófugo para protección contra la humedad, además protege las fibras de fuerzas
mecánicas que se ejerzan sobre el cable.
2.3.1.11.2. Cable de fibra óptica de estructura ajustada
Se conoce también con el nombre de Tight Buffer, este cable está diseñado solo para
cableado en interiores de edificios, es más flexible y posee un radio de curvatura más
pequeño. Contiene varias fibras cada una de las cuales tiene una cubierta de plástico
para resguardo contra el entorno y para suministrar soporte físico, las fibras
envuelven un elemento central de tracción y todo esto está cubierto por una
protección exterior.
2.3.2. Sistema de transmisión óptico
El objetivo es enviar los rayos desde transmisión hasta recepción, el principio básico
es convertir la señal de eléctrica a óptica en el transmisor usando una fuente
luminosa, propagarla por la fibra hasta el receptor y volver a convertir la señal en
eléctrica, utilizando para ello una célula fotosensible (fotodiodo).

25
2.3.3.1. Transmisor
Recibe señales eléctricas que deben ser transmitidas, la potencia que emita debe ser
mayor a las pérdidas ocasionadas durante el trayecto y debe transmitir luz en el rango
de operación de la fibra óptica.
La fuente de la fibra óptica debe tener las siguientes características:
La potencia que se tenga a la salida tiene que sobrepasar todas las pérdidas del
trayecto.
La luz debe emitirse en las ventanas de operación de la fibra óptica (850nm,
1300nm, 1550nm).
La vida útil debe de ser de 10 a 15 años.
Debe tener un comportamiento estable con la temperatura.
Para poder codificar y transmitir los datos existen dos fuentes de luz: diodo LED y
diodo Láser, las características de cada una de ellas se describe a continuación.
a. Diodo Emisor de Luz (LED)
La longitud de onda con que emite la luz infrarroja esta en el rango de 850nm
y 1320nm.
Se enfoca con lentes en los extremos.
Usado para fibras multimodo.
Frecuencia de modulación hasta 50MHz.
Menor costo.
Potencia acoplada reducida.
Vida estimada de 1.000.000 horas.
Utilizan una corriente de 50 a 100mA.

26
b. Diodo de Inyección o Diodo Láser (LD)
Emite una luz intensa infrarroja entre 1310 y 1550nm.
Usado para fibras monomodo.
Debido a que el láser se enciende y apaga rápidamente para transmitir 1 y 0,
es posible transmitir datos a un elevado número de bits por segundo.
Frecuencia de modulación hasta 10 GHz.
Utiliza una corriente de 5 a 40mA.
Mayor potencia de salida.
Mayor eficiencia de acoplamiento a la fibra óptica.
2.3.3.2. Receptor
A través del receptor se puede tener la información disponible a ser usada por un
computador, switch o router, a través de un cable de cobre, ya que su objetivo es
convertir la señal óptica en eléctrica.
La función de un receptor óptico es extraer la información contenida en una portadora
óptica que incide en el fotodetector.
Las características que debe tener un receptor óptico son:
Alta sensibilidad, la corriente inversa debe ser muy pequeña para conseguir
detectar señales ópticas débiles.
Debe tener gran ancho de banda para conseguir rapidez de respuesta.
Ruido propio bajo.
Los semiconductores usados como receptores son los detectores o fotodiodos
positive-intrinsic-negative (PIN) o los Avalanch Photo Diode (APD)

27
a. Detector PIN
Intercala una zona de material intrínseco (I) entre la unión P-N para tener
mayor eficacia.
La fabricación de estos fotodiodos es sencilla.
Genera bajo ruido.
Gran ancho de banda.
Proporciona escasa sensibilidad y se utiliza para transmisiones de cortas
distancias.
b. Detector APD
Provee mayor sensibilidad que los fotodiodos PIN.
Efecto de ganancia con el fenómeno de avalancha.
Genera mayor ruido por el proceso de avalancha.
Su costo es elevado.
Adecuado para velocidades grandes, con fibras monomodo y fuentes laser.
2.3.3.3. Repetidores
Son amplificadores utilizados cuando la señal luminosa se atenúa en el trayecto por
desplazarse grandes distancias y al llegar al receptor no se pude diferenciar entre
1 y 0.
2.3.3.4. Conectores
Dispositivo que permite, junto con el adaptador, conectar temporalmente dos o más
fibras ópticas entre sí, deben tener gran precisión para evitar atenuación. El adaptador

28
es un dispositivo mecánico que permite la correcta unión de dos conectores iguales o
distintos. Algunos adaptadores que se encuentra en el mercado se muestran en la
Fig.15
Fig. 15 Conector ST11
Los conectores se utilizan para unir al transmisor o receptor, por ello debe proveer
protección contra humedad, polvo, cambios de temperatura y resistir a tensiones. Las
características que distinguen a cada tipo de conector son las técnicas que usen para
alinear los núcleos de la fibra óptica.
Los requerimientos básicos de un conector son:
Tener pérdidas de inserción baja.
Ser insensible a cambios de temperatura.
Tener pérdida de retorno alta.
Poder conectarse y desconectarse hasta 1000 veces sin causar degradación a la
transmisión.
Proveer protección contra humedad y polvo.
Resistir tensiones.

29
Los conectores están compuestos por cuatro partes:
Férula.- Es un cilindro que envuelve a la fibra óptica
Cuerpo.- Constituye la base del conector
Ojillo.- Sujeta la fibra al conector
Bota.- Es el mango del conector
Los conectores comercialmente usados se pueden clasificar en tres categorías:
conectores estándar o comunes, conectores SFF (Small Form Factor) y los conectores
multifibra.
Los conectores comunes tienen una férula de 2.5mm, en esta categoría se encuentran
los conectores FC, ST y SC.
Conector Punta Recta (ST, Straight Tip).- Se usa en redes de edificios y en
sistemas de seguridad, frecuentemente en equipos de red en forma multimodo,
tiene forma de cuchilla lo cual permite alinear de forma sencilla el conector y
adaptador, su mecanismo “Empuja y Gira” garantiza que el conector no
sufrirá desconexiones ni deslizamientos.
Conector Subscriptor (SC Subscriber Conector), su diseño permite conectar
fácilmente el conector y adaptador, con su mecanismo “Push Pull” se puede
sujetar de forma sencilla al conector, es el conector más utilizado en
transmisiones de datos y en telefonía en formato monomodo.
Conector FC (Fiber Connection), tiene un diseño tipo rosca que asegura de
manera firme el conector al adaptador impidiendo deslizamientos o
desconexiones.

30
Los conectores SFF tienen la férula de 1.25mm, ubicándose en esta clasificación los
conectores LC y MU.
Conector LC, su forma es similar al conector SC y su tamaño al RJ-45, puede
ser de formato simplex y dúplex, se distinguen entre sí por un código de
colores.
Conector MU, su mecanismo de fijación es de tipo Push Pull, la férula mide
1.25mm y tiene una cubierta de plástico.
Conectores multifibra son los conectores MTRJ y el MTP:
MTRJ, con este tipo de conector es posible conectar dos fibras al mismo
tiempo, los conectores se alinean sencillamente y tiene mecanismo “Push
Pull”
Conector MTP, permite aprovisionar al menos doce conexiones con una sola
férula, en reemplazo de hasta un máximo de doce conectores de fibra óptica
En la Fig.16 se ilustra algunos conectores utilizados para la fibra óptica.
Fig. 16 Conector SC12

31
2.3.3.5. Empalmes
Permiten conexiones permanentes de las fibras uniendo sus núcleos y brindando
continuidad en la fibra, tienen menor atenuación que los conectores y son apropiados
para conexiones en planta externa. Si los núcleos no se unen uniformemente, la luz
que sale de un núcleo no incide en el otro núcleo y se pierde, los empalmes en la fibra
óptica monomodo son más complicados, ya que el diámetro del núcleo es más
pequeño y requiere equipos y mecanismos de alineamiento que proporcionen mayor
precisión.
Los empalmes pueden ser por fusión y mecánicos.
En los empalmes mecánicos la fibra queda unida por “elementos de sujeción
mecánica”13
, se producen mayores pérdidas y se utiliza en sitios donde su desmontaje
se realiza frecuentemente.
Los empalmes de fusión se obtienen fundiendo las dos fibras utilizando una fuente
de calor, no existe otro material en la zona del empalme por lo que proporciona alta
fiabilidad y reducidas pérdidas por reflexión.
En un empalme mecánico se producen mayores pérdidas que en un empalme por
fusión provocando pérdidas en el orden de 0.5dB, por ello, los empalmes por fusión
son ideales para enlaces de cables largos y continuos, tienen alta confiabilidad y su
valor es menor a 0.1dB.
2.3.3.6. Ventajas de la fibra óptica
Inmunidad al ruido: Debido a que usa haces de luz para la transmisión en
sustitución de las señales eléctricas, la fibra óptica puede pasar por zonas de alta
tensión sin inducir interferencia.
Menor atenuación de la señal: La distancia de transmisión de la fibra óptica
supera a cualquier otro medio guiado.

32
Mayor Ancho de Banda: Brinda mayor ancho de banda que un cable coaxial o
par trenzado. El ancho de banda no está limitado por el medio, sino por la
tecnología disponible de generación y recepción de la señal. Se puede manejar
valores desde cientos de MHz hasta decenas de GHz.
Facilidad de localización de cortes: Gracias a un proceso basado en telemetría,
se puede detectar rápidamente el lugar del daño.
Seguridad: No se puede utilizar acopladores para monitorear la información.
2.3.3.7. Desventajas de la fibra óptica
Costo: El cable de fibra óptica es costoso, no obstante actualmente este casi ya no
es inconveniente, pues su costo es más reducido.
Conexiones: Se necesita de personal calificado para este trabajo ya que la fibra
óptica debe estar perfectamente alineada, cualquier grieta o rozadura del núcleo
disminuirá la luz y la señal se verá afectada.
Fragilidad: Se rompe con facilidad.
Personal: Se requiere de personal calificado para realizar las reparaciones y
mantenimiento del sistema óptico.
2.3.3.Tendido de la fibra óptica
La fibra óptica puede ser tendida de tres diferentes maneras, aérea, subterránea y
submarina, a continuación se explica brevemente sobre cada una.
2.3.3.1. Tendido subterráneo.- Es más común para enlaces rurales y urbanos,
puede realizarse por zanjas o por medio de túneles guiados.
2.3.3.2. Tendido aéreo.- La instalación aérea de la fibra óptica es más común en
las redes de alta tensión, la instalación aérea puede ser en el cable de

33
guarda (OPGW) ó instalación de cable auto soportado totalmente
dieléctrico (ADSS); esta instalación tiene menor costo por la ausencia de
obra civil y los derechos de paso. El cable ADSS es adecuado para largas
distancias, es fácil de instalar, es inmune a las interferencias de las redes
eléctricas y no contiene elementos metálicos. El cable OPGW está
compuesto por una parte óptica y una metálica. La parte óptica contiene a
las fibras ópticas y elementos de protección, constituida por fibra óptica y
elementos de protección y cableado encargado de realizar el enlace para
las telecomunicaciones, la parte metálica efectúa la función de cable de
tierra de la línea aérea de alta tensión.
2.3.3.3. Tendido submarino.- La fibra óptica se encuentra tendida en los océanos
frente a las costas continentales de algunos países los cuales pueden
acceder en ciertos porcentajes para la salida al mundo, tiene menor
latencia y mayor ancho de banda que un enlace satelital. En el tendido
submarino se utiliza amplificadores que son empalmados cada 30 o 50
Km.
2.3.4. Tendencia de las comunicaciones.
Las comunicaciones tienen actualmente tendencia a la integración de las redes, es
decir, se pretende empaquetar los servicios y contenidos audiovisuales. Esta
tendencia se denomina Triple Play, que es la comercialización de los servicios
telefónicos de voz, acceso al ancho de banda y servicios audiovisuales (video), lo
que diferencia a esta nueva prestación es que brinda todos estos servicios por un
mismo soporte físico, resumidamente, es un salto tecnológico que permite compartir
eficazmente los datos, la voz y el video.
La transmisión se basa en datagramas IP para todos los servicios, la transmisión de la
voz se logra con la tecnología Voz sobre IP o VoIP, donde se convierte la voz en

34
paquetes de datos los cuales viajan por redes IP multiservicio. Para mejor
comprensión se describe brevemente el funcionamiento de VoIP.
2.3.4.1. VoIP
Proviene de las siglas Voice Over Internet Protocol, (Voz sobre Protocolo de
Internet).
Es un método con el cual es posible enviar por internet las señales de audio
analógicas a una dirección IP determinada, previamente convertidas en datos
digitales, con esta tecnología se pueden unir la transmisión de datos con la
transmisión de la voz, el servicio para esta tecnología se denomina Telefonía IP.
2.3.4.2. Tecnología MPLS
Es una arquitectura de red cuyas ciclas significa MultiProtocol Label Switching. Su
objetivo inicial fue proveer características de redes orientadas a conexión a redes no
orientadas a conexión, permitiendo entregar todo tipo de servicios sobre una misma
red.
2.3.4.2.1. Concepto
Es un mecanismo de transporte de datos creado para compensar soluciones de
conmutación multinivel, opera entre las capas de enlace de datos y la capa de red del
modelo OSI, unifica el servicio de transporte de datos para las redes basadas en
circuitos y las basadas en paquetes y proporciona circuitos virtuales en redes IP.

35
2.3.4.2.2. Características de MPLS
MPLS tiene particularidades especiales como aportar a la red ingeniería de tráfico,
igual que IP sobre ATM, la red tiene un diseño más sencillo, por ello la operación es
más simple también, su diseño le permite operar sobre cualquier tecnología en el
nivel de enlace, proporcionando mayor escalabilidad y facilitando la migración a
redes ópticas basadas en SDH/SONET y DWDM.
MPLS combina ventajas del encaminamiento inteligente y escalabilidad de ruteo de
nivel 3 con la rápida conmutación de nivel 2, manejando la conmutación de paquetes
por una pequeña etiqueta de longitud fija con lo que se logra mayor rendimiento en el
transporte de paquetes IP. Esta etiqueta se asigna al paquete apoyándose en su
dirección de destino, los parámetros de tipo de servicio, la pertenencia a una red
privada virtual, o siguiendo otro criterio.
MPLS comprende IPv4 e IPv6 sobre tecnologías como Gigabit Ethernet, ATM y
Frame Relay (orientadas a conmutación de paquetes). Los caminos de tráfico (LSP-
Label Switch Path) son establecidos con los mismos protocolos de señalización y
distribución de etiquetas (LDP- Label Distribution Protocol). Los dispositivos que
incorporan el software de control MPLS se denominan LSR (Label Switching
Routers) e intercambian información sobre la topología de la red mediante protocolos
de encaminamiento, en base a ello construyen tablas de encaminamiento mediante las
cuales se establecen los caminos de tráfico que los paquetes deberán seguir. Es por
ello que MPLS permite realizar Ingeniería de Tráfico (TE), cursar tráfico con
diferentes calidades de clases de servicios (CoS) o grados de calidad de servicio
(QoS) y crear redes privadas virtuales (VPN) basadas en IP.
Para entender de mejor manera los beneficios que brinda MPLS se describen,
brevemente, definiciones y características de ingeniería de tráfico, calidad de servicio,
clases de servicio y de VPN.

36
2.3.4.2.3. Ingeniería De Tráfico
La ingeniería de tráfico tiene como fin elegir el camino que seguirán los datos para
tener un balance de la carga del tráfico, evitando que un tramo de la red se sature
mientras que otro tramo se encuentra poco utilizado, descartando posibles cuellos de
botella en la red.
En Ingeniería de tráfico MPLS, los flujos de tráfico seleccionados por un protocolo
interno (IGP, protocolo de internet usado para intercambiar información de
enrutamiento dentro de un sistema autónomo) son trasladados de un sistema
congestionado a uno menos congestionado aunque ésta no sea la ruta menos corta, se
puede hacer directamente sobre redes IP de forma flexible y con costos reducidos de
planificación y gestión.
2.3.4.2.4. Clases de Servicios CoS
Gracias al modelo DiffServ de IETF (Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet),
MPLS está equipado para cursar diferentes clases de servicio con diferentes
prioridades, empleando un campo denominado ToS (Type of Service), el cual fue
renombrado por DiffServ como un octeto DS
Se definen cinco clases de servicios:
1. Video.- Tiene nivel de prioridad más alto, incluso más que los datos.
2. Voz.- El nivel de prioridad es equivalente al de video.
3. Datos de alta prioridad D1.- Para aplicaciones que son críticas referentes a
necesidades de rendimiento, disponibilidad y ancho de banda.
4. Datos de prioridad D2.- Para aplicaciones no críticas y requisitos particulares
respecto al ancho de banda.
5. Datos no prioritarios D3.- Tiene la prioridad más baja.

37
Las etiquetas MPLS contienen un parámetro denominado EXP el cual permite
trasladar la clase de servicio al correspondiente LSP, MPLS puede transportar
distintas clases de servicio debido a que el tráfico de un LSP puede ser asignado a
distintas colas de salida de acuerdo al contenido del EXP, además, entre cada par de
LSR se puede suministrar varios LSP, cada uno con diferentes atributos y garantías
de ancho de banda.
2.3.4.2.5. Calidad de servicio
La calidad de servicio es una prioridad de las redes actuales pues permite alcanzar
precios más accesibles, se puede definir como la capacidad de la red de asumir el
tráfico de aplicaciones sensibles a retardos en su circulación, que necesitan un ancho
de banda determinado y otros factores de flujo.
2.3.4.2.6. VPN
Es una red privada que se crea dentro de otra red de recursos de carácter público,
puede ser internet, ampliándose a distintos puntos remotos, usando encriptación y
encapsulación para asegurar la confidencialidad e integridad de la entrega de la
información a través de esta red. Los datos entre los dos extremos de la red privada
viajan por un “túnel” virtual definido en la red pública.
“La tecnología de túneles (Tunneling) es un modo de envío de datos en el que se
encapsula un tipo de paquetes de datos dentro del paquete de datos propio de algún
protocolo de comunicaciones, y al llegar a su destino, el paquete original es
desempaquetado volviendo así a su estado original”14
.

38
2.3.4.3. Tecnología DWDM
Multiplexación por División de Longitud de onda Densa, es una tecnología que
efectúa funciones de amplificación, encaminamiento, extracción e inserción de
señales, todo en el dominio óptico, brinda transparencia respecto a las señales que
transporta, gran ancho de banda y soporta grandes distancias sin requerir que la señal
se regenere al dominio eléctrico.
DWDM se deriva de la tecnología WDM, la cual inició a finales de la década de 1980
usando las dos longitudes de onda muy espaciadas, 1310 nm y 1550 nm, en ocasiones
llamado WDM de banda ancha.
La especificación UIT-T G.694.1 contiene la rejilla de frecuencias para DWDM, el
espaciamiento de canales es de 100 GHz y 50GHz, para lograr la interoperabilidad de
los equipos de distintos fabricantes, así el usuario puede optar por las frecuencias
descritas dentro de esta rejilla. Para tener una rejilla de espaciamiento de 200 GHz,
solo se debe tomar las frecuencias pares o impares, igualmente, si se pretende tener
un espaciamiento de 400 GHz, se toma una frecuencia cada cuatro de la rejilla. La
rejilla de 100 GHz es apropiada para sistemas de 16 a 40 canales, la de 200 GHz, para
sistemas de 8 a 16 canales, y la de 400 GHz, para sistemas de 2 o 4 canales.
2.3.4.3.1. Parámetros de transmisión en sistemas DWDM
Los parámetros principales de los sistemas DWDM son:
Espaciamiento de canales.- Como ya se especificó anteriormente, el
espaciamiento entre canales puede ser de 100GHz o de 50GHz, según las
especificaciones de la UIT-T G.694.1. Cuanto menor sea el espaciamiento
entre canales, mayor será la diafonía y se limita la máxima velocidad de datos
por longitud de onda que se pretende transmitir.
Dirección de la señal.- Los sistemas DWDM pueden ser implementados de
dos formas:

39
a. Unidireccional: Todas las longitudes de onda viajan en una misma
dirección en la fibra, se requieren dos fibras para la transmisión en ambos
sentidos.
b. Bidireccional: El canal es subdividido en dos lambdas, una para cada
dirección, esto elimina la necesidad de otra fibra pero reduce la capacidad
de ancho de banda a transmitir.
Ancho de banda de la señal.- Con sistemas DWDM se puede transmitir
señales ópticas con grandes anchos de banda. Los sistemas DWDM
generalmente tienen una velocidad de 10 Gbps y multiplexan 240 canales
proporcionando un ancho de banda de 2.4Tbps, los sistemas que actualmente
están en desarrollo tienen capacidad de transmisión a velocidades de 40Gbps
multiplexando 300 canales con un ancho de banda de 12Tbps. Lo que
restringe transmitir con esos anchos de banda, es la capacidad que tengan los
equipos de conmutación.
Potencia de la señal.- La potencia decrece exponencialmente con la distancia,
la potencia de entrada la suministra el laser emisor, mientras que la potencia
de salida es el resultado de varios procesos, como, atenuación, dispersión,
amplificación, etc.
Codificación.- Las señales eléctricas que transportan las portadoras se
codifican en el momento de convertirlas en señales ópticas para transmitirlas.
Las codificaciones en dominio óptico que se utilizan con mayor frecuencia
son No Retorno a Cero (NRZ) y retorno a cero (RZ)
Tasa de bit errado BER.- Se refiere al número de bits errados en un total de
bits transmitidos, el valor típico es de 10-12
en sistemas SONET y de 10 -15
en
sistemas DWDM de larga distancia.
Relación señal a ruido óptico (OSNR).- El ruido se presenta en sistemas
ópticos que incluyen procesos de amplificación, especifica la razón entre la
potencia neta de la señal Ps (dB) y la potencia neta de ruido Pn (dB)

40
2.3.4.3.2. Componentes de un sistema DWDM
Un sistema DWDM consta principalmente de cinco componentes: Transponder,
Multiplexor y Demultiplexor, Amplificador óptico, fibra óptica y receptor.
Transductor.- Cambia las señales eléctricas (bits) a un formato óptico, para
este fin se usa el láser como fuente de luz, pues emite haces de luz a una
misma fase y frecuencia.
Multiplexor y Demultiplexor.- El multiplexor óptico combina todas las
longitudes de onda, las mismas que representan un canal y llevan su propia
información, para enviarlas simultáneamente por la fibra óptica, el
demultiplexor realiza las funciones contraria al multiplexor. Estos procesos
introducen pérdidas en el sistema.
Amplificador óptico.- Regeneran la señal cuando se ha sobrepasado la
longitud de la fibra óptica, la longitud se encuentra limitada por parámetros
como la atenuación, además permiten amplificar todas las longitudes de onda
simultáneamente y sin necesidad de conversión óptica-eléctrica-óptica, e
incrementar la potencia de la señal antes de la demultiplexación o después de
la multiplexación.
Los amplificadores ópticos más usados son el EDFA (Erbium Doped Fiber
Amplifier) y el RFA (Raman Fiber Amplifier); los parámetros primordiales en
un amplificador son: la ganancia que típicamente es mayor o igual a 30dB, el
nivel de ruido y la potencia de salida cuyo valor típico es de +17dB o más.
Fibra óptica.- Provee el medio físico para el transporte, según las
recomendaciones para DWDM, las fibras ópticas permitidas son:
 NDSF.- Fibra óptica de dispersión no desplazada. UIT-T G.652.
 DSF.- Fibra óptica de dispersión desplazada. UIT-T G.653.
 NZDSF.- Fibra óptica de dispersión desplazada no nula. UIT-T G.655.

41
Receptor.- Detecta pulsos ópticos y los convierte en eléctricos (bits), son más
complejos pues trabajan a todas las velocidades de bit y protocolos
especificadas, los detectores ópticos más usados en los receptores son los
diodos PIN o ADP.
Además, en un sistema DWDM podemos encontrar:
OADM (Optical Add/Drop Multiplexer).- Multiplexores ópticos de
inserción/extracción, remueve o inserta una o más longitudes de onda en un
punto del enlace, ya que en sistema DWDM existen áreas donde hay varias
longitudes de onda.
OXC (Optical Cross Connector).- Conmutador matricial de fibras ópticas de
dimensión NxM, donde N es el número de fibras de entrada que conmuta a M
fibras de salida, todo en nivel óptico, no requiere de conversiones opto-
electrónica o electro-óptica, su función es conmutar longitudes de onda a gran
velocidad de una fibra a otra en base a la necesidad de tráfico.
2.3.4.3.3. Topologías en los sistemas DWDM
Podemos tener las siguientes topologías:
 Punto a punto.- Para enlaces entre grandes centros empresariales se requiere
únicamente convertir el tráfico en longitudes de onda específica y su
multiplexación, no es indispensable instalar OADMs. Poseen gran velocidad
de canal y alta fiabilidad y entereza de la señal.
 Anillo.- Más frecuente en redes metropolitanas, puede ser implementado con
uno o más sistemas DWDM, soporta todo tipo de tráfico, puede estar
compuesto de un concentrador y uno o más OADM. El nodo concentrador

42
proporciona conectividad a redes ya implantadas, aquí, el tráfico se origina,
finaliza y se controla. Las longitudes de onda seleccionadas son añadidas o
extraídas en los nodos OADM. Con esta topología el sistema puede
aprovisionar acceso a elementos de red como, ruteadores, conmutadores o
servidores, pero mientras el número de OADM se acrecienta, las pérdidas
también aumentan y se puede requerir amplificar la señal.
 Malladas.- Esta topología tendrá mayor auge al paso del tiempo, porque
presenta mayor robustez que las topologías anteriores.
2.3.5.Sistema de transmisión inalámbrico
2.3.5.1. Propagación de las ondas electromagnéticas.
Las ondas electromagnéticas son un factor importante para que las
radiocomunicaciones sean posibles.
2.3.5.1.1. Definición de Ondas Electromagnéticas
“Una onda se puede definir como un disturbio o irregularidad transitoria la cual se
mueve en el espacio”15
.
Las ondas electromagnéticas se propagan por un medio eléctrico o magnético,
moviendo estos campos y dando origen a la propagación en el espacio libre.
2.3.5.1.2. Características de las Ondas Electromagnéticas
a. Forma.- Cada onda electromagnética tiene una forma visible y característica
que las diferencian una de otra. Ejemplo, ondas curvas o sinusoidales, en las
cuales la cumbre de la onda se denomina cresta y el punto más bajo valle.

43
b. Amplitud.- La amplitud se refiere a la distancia que existe entre la “cima de
la cresta y el fondo del valle”15
.
c. Longitud.- “Distancia entre cresta y cresta o entre valle y valle”15
.
d. Velocidad.- Para fines prácticos, la velocidad de propagación de la onda
electromagnética se establece en 3*108
m/seg.
e. Frecuencia.- Es la cantidad de crestas o valles que se deslizan por un punto
en un segundo.
f. Polarización.- Es la alineación respecto al suelo que tiene el campo eléctrico,
la polarización puede ser horizontal o vertical.
La relación matemática que se establece entre la velocidad, frecuencia y la longitud
es la siguiente:
Donde:
f = frecuencia (Hz)
v = velocidad (3x108
m/seg)
= longitud de onda (m)
2.3.5.1.3. Espectro electromagnético
El espectro electromagnético se clasifica respecto a la frecuencia, como se observa
en la Fig. 17 cada banda de frecuencia tiene una denominación, aplicación y un rango
de longitud de onda específico.

44
Fig. 17 Espectro de radiofrecuencias4
2.3.5.1.4. Estructura de la atmosfera
Para la propagación de las ondas electromagnéticas se distinguen tres zonas, como se
observa en la Fig. 18.
Fig. 18 Estructura de la Atmósfera16

45
2.3.5.1.4.1. Troposfera
Esta capa tiene contacto con el suelo, existen moléculas gaseosas y tiene constante
dieléctrica superior a la unidad. En esta zona se propagan las ondas electromagnéticas
pero pueden ser alteradas o modificadas por la influencia de las capas de aire.
La altura a la que se encuentra es de 0 a 10Km sobre el nivel de la Tierra.
2.3.5.1.4.2. Estratosfera
Esta región se caracteriza por tener presión atmosférica pequeña que varía de forma
lineal, en esta región la temperatura varia drásticamente con la hora del día y no
existe humedad. Se encuentra a una altura de 10 a 60Km sobre el nivel de la Tierra.
Como indica la Fig. 19, esta zona tiene dos subdivisiones, alta estratósfera y
ozonosfera, sus características se especifican en la figura.
Fig. 19 Estratósfera16
2.3.5.1.4.3. Ionosfera
Es un conjunto de zonas en las que el aire se encuentra ionizado.
Como se puede observar en la Fig. 20, se subdivide en cuatro capas representadas
como D, E, F1 y F2.
Las capas F1 y F2 existen en el día, en la noche se unen y forman la capa F.

46
Fig. 20 Capas de la Ionósfera y formación de la capa F16
2.3.5.1.5. Propagación de una onda electromagnética por el espacio libre
La propagación de las ondas por el espacio libre se refiere a la difusión de las ondas
por la atmosfera terrestre, a diferencia de la propagación por el vacio, la Tierra
introduce pérdidas de la señal, de manera que la intensidad de la señal recibida suele
ser menor de la que se espera.
Las ondas electromagnéticas en el espacio libre se dispersan, por lo que se reduce la
densidad de potencia, denominando a ésta pérdida como atenuación. La atmosfera
terrestre contiene partículas que absorben energía electromagnética, lo cual produce
pérdidas por absorción.
2.3.5.1.5.1. Formas de propagación de las ondas dentro de la atmosfera
Las ondas electromagnéticas pueden propagarse dentro de la atmosfera de tres formas
que corresponden a las ondas terrestres, espaciales y celestes o ionosféricas.
a. Propagación de ondas terrestre
Esta propagación corresponde a las ondas que viajan por la superficie de la Tierra o
muy cerca de ella.

47
Se usan en comunicaciones de barco a barco y de barco a tierra, en radionavegación y
comunicaciones marítimas. Se usan a frecuencias bajas, la mejor cobertura que
proporcionan las ondas terrestres son a frecuencias de 1.5 MHz.
b. Propagación de ondas espaciales
“Se proyectan desde la antena hacia el firmamento sin llegar a las proximidades de la
superficie”15
.
Esta propagación incluye energía irradiada en los kilómetros inferiores a la atmosfera
terrestre, contiene las ondas directas y las reflejadas en el suelo.
Ondas directas.- Son aquellas que viajan en línea recta desde la antena
transmisora a la receptora, se denomina también transmisión de línea de vista
(LOS), esta propagación está limitada por la curvatura de la Tierra, la cual
presenta un horizonte en la propagación de las ondas espaciales llamada
horizonte de radio, este horizonte se encuentra cuatro tercios más lejos que el
horizonte óptico.
Ondas reflejadas.- Como indica su nombre la onda electromagnética se irradia
“Sobre la superficie de la Tierra u obstáculos importantes en su camino”15
.
c. Propagación de las ondas celestes o ionósfericas
Son aquellas que se transmiten por encima del horizonte, las ondas se envían al cielo
donde son reflejadas o refractadas nuevamente a la Tierra por la Ionósfera.
2.3.5.1.5.2. Propiedades de las ondas de radio
La propagación de las ondas en la atmosfera terrestre puede diferir a la del espacio
libre debido a efectos ópticos, como: reflexión, refracción, interferencia y difracción.

48
a. Reflexión.- La reflexión es el choque de una onda electromagnética con la
frontera entre dos medios, provocando que parte, o la totalidad de la potencia de
la onda no se propague en el medio, ya que es reflejada en dirección opuesta al
segundo medio.
b. Refracción.- La refracción es un fenómeno que se produce cuando los rayos
provenientes de la Tierra llegan a la Ionosfera, aquí revotan y retornan a la
corteza terrestre agregándose gran cantidad de ruido.
Es el cambio de dirección de un rayo al pasar en dirección transversal de un
medio a otro con velocidad distinta a la propagación.
c. Difracción.- Es la curvatura que sufren las ondas al rozar un obstáculo o la
superficie de la Tierra durante el trayecto.
d. Interferencia.- Se produce cuando dos o más ondas electromagnéticas se
combinan, degradando el funcionamiento del sistema.
2.3.5.1.5.3. Zonas de Fresnell
Es una zona formada por la energía que la antena transmisora emite hacia la antena
receptora. Un factor importante para graficar la zona de Fresnel es la longitud de
onda, por ello es importante definir la frecuencia de trabajo, a mayor frecuencia la
longitud de onda es menor, las zonas de Fresnel están separadas /2, por ende, a
mayor frecuencia el radio de la zona de Fresnel es menor.
El radio de cualquier zona de Fresnell en un punto cualquiera en la trayectoria de
transmisión se encuentra con la formula:

49
Donde:
n = número de la zona de Fresnell.
d1 = Distancia del tx al punto.
d2 = Distancia del rx al punto.
d = Distancia total entre tx y rx.
= Longitud de onda
“Es la radiación electromagnética sobre una línea recta en la atmosfera o una
atmosfera ideal, siendo removidos todos los obstáculos que pudieran afectar dicha
onda de cualquier manera”15
.
Si la zona de Fresnell se encuentra despejada por lo menos 0.6 y el índice de
refracción es menor o igual a 0.2 se considera propagación en el espacio libre. Para
ello se necesita el perfil del terreno entre las estaciones y el cálculo de las pérdidas en
el espacio libre.
2.3.5.1.5.4. Modelo de propagación en el espacio libre
Este modelo se utiliza para predecir la señal directa recibida cuando entre el
transmisor y receptor tienen línea de vista libre.
El modelo predice que la potencia recibida decrece a medida que la separación entre
las antenas transmisora y receptora aumenta.
La potencia en recepción se puede calcular con la expresión:

50
Donde:
Prx, Ptx = Potencia en las terminales de la antena receptora y transmisora.
Grx, Gtx = Ganancia de potencia de las antenas receptora y transmisora.
d = Distancia entre las antenas.
F= Frecuencia de trabajo.
Como ya se estudió, en el espacio libre las ondas electromagnéticas sufren
modificaciones o distorsiones hasta llegar al receptor, estas pérdidas se conocen como
atenuación por espacio libre.
La atenuación por el espacio libre se calcula con la formula:
Donde:
D= distancia en Km
F= frecuencia en MHz
Las pérdidas totales ocasionadas en el sistema se calculan:
Donde:
e = Pérdidas en el espacio libre
Lab = Pérdidas por absorción

51
Lr = Pérdidas por reflexión.
2.3.5.2. Comunicaciones inalámbricas y radioenlaces
Actualmente las transmisiones inalámbricas son una herramienta eficaz que permite
la transferencia de voz, datos y video, sin necesidad de cableado para la conexión,
esta transmisión se logra mediante la emisión de ondas de radio las cuales brindan
flexibilidad y movilidad a un sistema de comunicación.
Con un enlace radioeléctrico se puede proporcionar conectividad a dos sitios o
estaciones terrestres que se encuentren alejadas pero tengan línea de vista, esto se
logra usando equipos de radio con frecuencias superiores a 1GHz, las ondas pueden
ser emitidas de forma analógica o digital.
Las ondas electromagnéticas, cuya frecuencia se encuentra en el rango de las súper
altas frecuencias SHF, se conocen como microondas, las frecuencias que se utilizan
en microondas para conectar estaciones distantes entre 1 y 25 kilómetros están en el
rango de los 12, 18 y 23 GHz, mientras que las usadas para enlazar sitios separados
entre 30 y 50 kilómetros se encuentran en el rango entre los 2 y 6 GHz
Aunque la capacidad máxima depende mucho de la frecuencia, las velocidades de
datos habituales para un único rango de frecuencia oscilan entren 1 y 10 Mbps, sin
embargo en la actualidad se pueden conseguir capacidades más altas, hasta de 140
Mbps.
2.3.5.2.1. Estructura general de un radioenlace
Un radioenlace está formado por equipos terminales y repetidores intermedios, los
repetidores ayudan a recompensar la falta de visibilidad por efectos de la curvatura
terrestre, la separación entre repetidores se conoce como vano.

52
Los repetidores pueden ser activos o pasivos; los repetidores pasivos no tienen
ganancia, solo cambian la dirección del haz radioeléctrico.
2.3.5.2.2. Ventajas y desventajas de los enlaces de microondas
a. Ventajas
Mas económicos que unir con cable estaciones separadas gran distancia.
La instalación es sencilla y rápida.
Puede superar las irregularidades del terreno.
La separación de los repetidores puede ser mayor si se aumenta la altura de las
torres.
b. Desventajas
Necesita que exista línea de vista entre las estaciones terrestres.
Un gran inconveniente en el momento de un enlace radioeléctrico es las
condiciones climáticas existentes, pues pueden ocasionar desvanecimientos y
desviaciones del haz.
2.3.5.3. Tecnología Spread Spectrum
También conocida como Espectro Expandido o ensanchado, es una tecnología que,
inicialmente, se utilizaba solo en fines militares, debido al costo que implicaba,
actualmente, tiene gran uso comercial, por lo que su costo ya no es un problema pues
permite trabajar en bandas de frecuencia no licenciadas. Esta tecnología ha tenido
gran auge porque presenta excelentes propiedades en cuanto a inmunidad a
interferencias además posibilidad de encriptación.

53
La señal que se transmite es propagada en un una banda de frecuencia amplia, mucho
más que el mínimo ancho de banda requerido para la transmisión de la información.
En el transmisor se modula la señal portadora con la señal en banda base de manera
convencional, el ensanchamiento se obtiene mediante una segunda modulación entre
la señal producto de la primera modulación y una señal seudoaleatoria (secuencia de
seudo-ruido, aparenta ser ruido y es la que se usa para ensanchar el espectro de la
señal que se transmite), esta señal es independiente de la señal a transmitir y tiene
una frecuencia superior a la frecuencia de los datos, por lo que la información se
expande en un ancho de banda mayor, logrando minimizar interferencias y dificultar
la intercepción de las señales. La recepción se realiza mediante un proceso de
correlación, el cual consiste en la suma de la señal recibida con una señal local,
replica de la señal usada para la transmisión.
Una vez que se ha ensanchado la señal del espectro pueden coexistir con señales en
banda estrecha ya que solo aportan con incremento mínimo de ruido, en cuanto al
receptor, no ve las señales de espectro estrecho.
2.3.5.3.1. Técnicas de Spread Spectrum
Las técnicas de espectro ensanchado se utilizan en gran variedad de aplicaciones,
incluyendo inmunidad al ruido, comunicaciones seguras y acceso múltiple al medio,
estas técnicas son:
a. FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum
Espectro ensanchado por salto de frecuencia, la base de esta técnica es que la
frecuencia varía con el tiempo de acuerdo a secuencia de códigos preestablecidos. La
señal se emite sobre una serie de radiofrecuencias fortuitas saltando, sincrónicamente
con el transmisor, de frecuencia en frecuencia, de este modo, receptores no
autorizados solo escucharán señales incoherentes, interceptando, si lo logra, solo
pocos bits.

54
FHSS utiliza 79 canales de frecuencia de banda angosta de 1MHz de ancho de banda
cada uno, estos canales se seleccionan de una secuencia seudo aleatoria, a una tasa de
1600 saltos por segundo,
b. DSSS Direct Sequence Spread Spectrum
Es la más utilizada, la multiplicación de la secuencia de bit original por una secuencia
digital de velocidad mayor. Un número de canal es ocupado por la señal FH, el ancho
de banda del canal es el mismo que el de la señal de entrada.
La señal salta de frecuencia en frecuencia en intervalos fijos, el transmisor opera en
un único canal a la vez, los bits se transmiten usando un tipo de codificación.
La señal es difundida en serie de frecuencias de radio aleatorias.
Se basa en desplazar la fase de una portadora mediante una secuencia rápida de bits,
diseñada de forma que aparezcan el mismo número de ceros y unos, solo el receptor
al que le fue enviado el código será capaz de reconstruir la señal enviada. Para
transmitir, se sustituye cada bit de datos por una secuencia de 11 bits, aun cuando la
señal es afectada por interferencias, el receptor puede reconstruir la información a
partir de la señal recibida. Con CDMA se puede tener tasas de transferencia desde 1 a
11Mbps, pero se tiene el inconveniente que no permite la transmisión simultánea de
varios usuarios con la misma frecuencia, por lo que se puede usar tres canales de
frecuencia diferentes de 22Mhz de ancho de banda, es por ello que solo se utiliza en
redes inalámbricas de área local.
c. THSS Time Hopping Spread Spectrum
Cambia el rango de transmisión dentro de una trama temporal, el periodo y el ciclo de
un portador de pulso RF varían de manera seudoaleatoria.

55
d. Modulación Hibrida
Utiliza las características importantes de las modulaciones anteriores, de esta manera
no se restringe al uso de las características importantes de un solo tipo de modulación,
sino se combinan las ventajas de dos tipos de modulación.
2.3.5.3.2. Topologías que utilizan Spread Spectrum
Las topologías que usan esta tecnología son:
a. INDOOR.- Aplicaciones dentro de edificios, en oficinas, su radio de cobertura
es menor a 200 metros, como ejemplo una red inalámbrica de área local (WLAN)
b. OUTDOOR.- Enlaces de largo alcance, como enlaces de datos punto a punto,
punto multipunto, servicio de internet inalámbrica.
2.3.5.3.3. Ventajas de Spread Spectrum
Las principales ventajas del espectro ensanchado son:
Las señales que se transmiten son difíciles de interceptar, receptores que
transmiten en diferente secuencia a la que fue usada por el receptor solo
escucharán un incremento de ruido.
Las señales son resistentes a ruido e interferencias.
Transmisiones en espectro ensanchado pueden compartir ancho de banda con
diferentes tipos de transmisores convencionales con un mínimo de
interferencia.

56
2.4. Corporación Nacional de Electricidad regional Santo Domingo.
2.4.1. Ministerio de Electricidad y Energía Renovable (MEER)
El MEER es una división del antes denominado Ministerio de Energía y Minas,
división llevada a cabo bajo Decreto Nº. 475 del 9 de Julio del 2007. La misión de
esta nueva entidad es servir a la sociedad ecuatoriana mediante la formulación de la
política nacional del sector eléctrico y regulación de proyectos, uno de sus objetivos
es fortalecer y transformar las entidades estatales de energía.
2.4.2. Organismo regulador del Sector Eléctrico Nacional
El Consejo Nacional de Electricidad CONELEC es el organismo cuya misión es
controlar y regular la generación, transmisión y distribución del servicio público de
energía eléctrica.
CONELEC creó dos nuevas entidades de energía eléctrica, una exclusiva de
distribución y otra de generación y transmisión.
La empresa eléctrica encargada de la distribución de energía eléctrica se denomina
Corporación Nacional de Electricidad (CNEL), mientras que la empresa encargada de
la generación y distribución de energía eléctrica se denomina Corporación Eléctrica
del Ecuador (CELEC).
2.4.3. Corporación Nacional de Electricidad
Como ya se mencionó anteriormente CNEL es una entidad de reciente creación,
exclusiva de distribución de energía eléctrica, formada por diez empresas
distribuidoras del país, ocho de la región Costa, una de Sucumbíos y una de Bolívar,
la sede se encuentra actualmente en la ciudad de Guayaquil.

57
2.4.4. Corporación Nacional de Electricidad regional Santo Domingo
CNEL regional Santo Domingo es una entidad pública encargada de otorgar servicio
de Energía Eléctrica a todas las residencias dentro del área de concesión determinada,
englobando 6500 Km², para otorgar este servicio cuenta con 10 Subestaciones
eléctricas situadas estratégicamente las cuales son de vital importancia ya que de
cada una se distribuye Energía Eléctrica a sus usuarios.
2.4.4.1. Estado actual del Sistema de Comunicación
El sistema de comunicación actual de CNEL regional Santo Domingo tiene capacidad
de soportar servicio de datos logrado por enlaces inalámbricos divididos en dos
centrales, Matriz y Chiguilpe, las subestaciones Centenario y Patricia Pilar se
conectan directamente con la central Matriz y las subestaciones La Cadena,
Concordia, Alluriquín, Valle Hermoso, Quevedo, Quito, El Carmen y El Rocío están
enlazadas a la central de Chiguilpe la cual está conectada inalámbricamente con la
Matriz.
2.4.4.2. Red Actual de la central CNEL Santo Domingo- Matriz
La central matriz cuenta con un Switch CISCO WS-C2950G que conecta tres
equipos:
Un Servidor AS400.
Un equipo con antena parabólica 24/29 dBi, 5.8GHz la cual acopla a la
agencia Colorado, y
Un Router CISCO 1841, este router tiene conectado dos equipos:

58
o Un radio LUCENT TECHNOLOGIES COR LOBOMETRICS que
trabaja a una frecuencia de 2.4 a 5.8GHz. Este radio tiene tres antenas
grilla 24dBi, 2.4GHz para enlazar a los radios de la Agencia Continentes,
la Subestación Centenario y Sistemas. La Subestación Centenario tiene
un enlace hacia el Cerro Libre y de esa manera se une con la Subestación
Patricia Pilar, en cada una se cuenta con un radio de similares
características que el de la central.
o Un modulo para enlazar al repetidor Chiguilpe.
La red de datos de los enlaces desde la matriz se aprecia en la Fig. 21.
Fig. 21 Red CNEL Matriz17

59
2.4.4.3. Red Actual de la CNEL Sto. Dgo. Chiguilpe
El equipo activo principal en la central Chiguilpe es un Switch WS-C2950G, sus
conexiones se describen a continuación.
Un Router 1841 para enlazarse con la central matriz.
Un radio ROR que tiene dos antenas grilla; una de ellas conecta a la
subestación La Cadena y la otra antena conecta a la Agencia La Concordia
que se conecta con la Subestación La Concordia.
Un equipo para antena parabólica que forma el Backup Concordia (agencia y
subestación), y se enlaza con la Agencia Unión.
Un radio ROR que tiene dos antenas grilla, la primera enlaza a la Agencia y
Subestación El Carmen y a la subestación El Rocío; la otra antena enlaza a la
subestación Quito y Bodegas.
Un router que enlaza a las subestaciones Alluriquín y Valle Hermoso por
medio de antenas grilla, un router para unir a la subestación Quevedo
mediante antenas parabólicas.
Un equipo MP11a que enlaza a la Agencia Toachi por medio de antenas
parabólicas.
Un equipo 5054R para enlazar a la agencia Santa Martha.
La red de datos de los enlaces desde Chiguilpe se muestra en la Fig. 22.

60
Fig. 22 Red CNEL Chiguilpe17
2.5. Variables
2.5.1. Variable independiente
Sistema de comunicación por fibra óptica y enlace inalámbrico.
2.5.2. Variable dependiente
Comunicación para la Corporación Nacional de Electricidad regional Santo
Domingo.

61
2.6. Hipótesis
Al diseñar un sistema de comunicación por fibra óptica y enlace inalámbrico que
posteriormente será implementado se dará una solución óptima al problema de
comunicación actual que tiene la Corporación Nacional de Electricidad CNEL
regional Santo Domingo.

62
CAPITULO III
METODOLOGIA
3.1 Enfoque
La investigación tuvo enfoque cualicuantitativo, el investigador se involucró en el
problema de comunicación de las subestaciones de la Corporación Nacional de
Electricidad regional Santo Domingo con su matriz analizándolo, evaluándolo,
tomando decisiones y proponiendo posibles soluciones; además se apoyó en la
información proporcionada por la Corporación.
3.2 Modalidad básica de la investigación
3.2.1 Investigación de campo
Esta modalidad de investigación fue importante pues permitió un acercamiento
directo con el problema actual de la Corporación para obtener suficiente información
sobre el sistema de comunicación entre las subestaciones eléctricas y la matriz CNEL
regional Santo Domingo, analizarla, sistematizarla y relacionarse con las personas
que están inmersos en las necesidades de la empresa mediante la aplicación de la
entrevista.

63
3.2.2 Investigación bibliográfica
Con ella se sustentó el problema con criterios especializados de personas sabedoras
del tema, documentos facilitados en internet y libros relacionados a sistemas de fibra
óptica y enlaces inalámbricos, además se logró instaurar conceptos, ampliar y
profundizar conocimientos sobre temas necesarios para construir un marco teórico
consolidado.
3.3 Niveles de investigación
La investigación inició en el nivel exploratorio realizando una indagación directa del
problema en el sistema de comunicación de la CNEL regional Santo Domingo, para
tener una visión clara; alcanzó el nivel descriptivo para especificar las características
del problema, siguiendo con el nivel correlacionado puesto que se relacionó las
variables dependiente e independiente y finalizó con el nivel explicativo ya que se
definió una posible solución al problema.
3.4 Población y muestra
3.4.1 Población
La población la constituyó las personas quienes definen las necesidades del sistema
de comunicación a diseñar: Jefe y Fiscalizador del Departamento de Planificación de
la Corporación Nacional de Electricidad (CNEL) regional Santo Domingo Ing.
Edmundo Santander e Ing. Pablo Gamboa respectivamente.

64
3.4.2 Muestra
Debido a que los Ingenieros Edmundo Santander y Pablo Gamboa determinan las
necesidades del sistema futuro, por ser responsables de la eficiente comunicación
entre las subestaciones eléctricas y la matriz de la Corporación, ellos constituyen la
muestra.
3.5 Recolección de información
3.5.1 Cuestionario de entrevista
1. Definir personas u objetos a ser investigados
Ingenieros Edmundo Santander y Pablo Gamboa, Jefe y Fiscalizador del
Departamento de Planificación de CNEL regional Santo Domingo, respectivamente,
quienes establecieron los requerimientos para el diseño del sistema de comunicación
por fibra óptica y el enlace inalámbrico.
2. Selección de las técnicas a emplearse en el proceso
Ya que la muestra la conformaron pocas personas se empleó la entrevista.

65
3.6 Procesamiento y análisis de la información
3.6.1 Plan para procesar la información
a. Revisión de la información
Se efectuó una entrevista, para conocer la realidad del sistema de comunicación entre
las subestaciones y matriz de la CNEL regional Santo Domingo, y se tuvo una visión
clara sobre los requerimientos del sistema a diseñar en el presente trabajo.
b. Limpieza de la información
Se realizó en el momento de la entrevista aclarando sobre temas que no estuvieron
claros y mediante respaldo bibliográfico en libros y documentos relacionados a
sistemas de comunicación inalámbricos y por fibra óptica.
c. Estudio estadístico
3.6.2 Plan de análisis e interpretación
a. Análisis estadístico de los resultados
b. Interpretación de los resultados
Análisis de resultados
Debido a que se tuvo una entrevista con el Jefe y el Fiscalizador del Departamento de
Planificación de CNEL regional Santo Domingo, se describen los puntos más
importantes que se obtuvieron durante la misma, los cuales fueron primordiales para

66
conocer el problema que se presenta en la Corporación, la idea que tienen para
mejorarlo y qué desean que se incluya en el nuevo sistema.
Por facilidad visual, en cada pregunta se presenta su respectivo análisis e
interpretación de los gráficos.
1. ¿Cuál es la forma de comunicación actual que tienen en la Corporación?
Sistema de comunicación
Entre subestaciones eléctricas y matriz
CNEL regional Santo Domingo
Inalámbrico
Análisis
Las diez subestaciones eléctricas pertenecientes a la CNEL regional Santo Domingo
están conectadas inalámbricamente a su matriz ubicada en el centro de la ciudad de
Santo Domingo de los Tsáchilas
2. ¿Se presentan inconvenientes con el sistema actual de comunicación entre las
subestaciones eléctricas y la matriz, si los hay, cuáles son?
De acuerdo a lo expuesto por las personas entrevistadas si se presentan
inconvenientes con el sistema de comunicación actual, entre los más relevantes están:
100%
INALÁMBRICO
MEDIO DE COMUNICACIÓN

67
Problemas con el sistema de comunicación actual
Ancho de banda insuficiente
Bajo rendimiento del Sistema SCADA
Subestaciones incomunicadas
Agencias no pueden brindar atención a sus clientes
Análisis
Debido al reducido ancho de banda, el rendimiento del sistema actual es bajo,
provocando que ocasionalmente las subestaciones eléctricas se queden
incomunicadas con la matriz CNEL Sto. Dgo; al ocurrir esto, las agencias no cuentan
con la información necesaria para poder atender a sus usuarios.
3. ¿Es necesario cambiar el medio de conexión o sería suficiente con mejorar el
sistema actual?
Decisión sobre medio de
conexión actual
Personas a favor
Porcentaje de
aceptación
Mejorarlo 0 0%
Cambiarlo 2 100%
Mejorar
sistema actual
0%
CAMBIAR
100%
NIVEL DE ACEPTACIÓN

68
Análisis
Las dos personas que fueron entrevistadas piensan que es mejor cambiar el medio de
comunicación actual. Esto demuestra que no están conformes con el sistema actual
de comunicación de la Corporación y que es necesario contar con un medio de
comunicación de mejores características que el inalámbrico.
4. ¿Es posible implementar fibra óptica hacia todas las subestaciones eléctricas de la
Corporación?
Aspecto Posibilidad Porcentaje
Implementación de fibra
óptica
Si 100%
Análisis
La implementación de fibra óptica entre las subestaciones eléctricas y la matriz
CNEL es posible
100%
POSIBLE
POSIBILIDAD DE IMPLEMENTACIÓN DE
FIBRA ÓPTICA

69
5. Respecto al factor económico, ¿es posible implementar fibra óptica entre todas las
subestaciones eléctricas y la matriz CNEL?
Se conoció que el factor limitante es el económico
Análisis
La implementación de la fibra óptica es limitada en el aspecto económico, pero por
los beneficios que brinda, se buscarán facilidades para lograrlo.
6. ¿Qué aspectos deben incluirse en el nuevo sistema de comunicación?
De acuerdo a los aspectos que piensan deben incluirse en el nuevo sistema son:
Sistema que optimice los recursos.
Debe soportar servicios de datos, voz y video.
Los equipos deben soportar aplicaciones actuales y futuras.
Gran ancho de banda.
FACTOR
ECONOMICO
FACTOR LIMITANTE PARA IMPLEMENTAR
FIBRA ÓPTICA

70
Interpretación de los resultados
Entre los aspectos más importantes que se ha conocido durante la encuesta están: la
CNEL Sto. Dgo. cuenta con diez subestaciones eléctricas las cuales están enlazadas
inalámbricamente con la matriz, éstos enlaces presentan inconvenientes, reflejándose
en la interrupción de la atención a los clientes durante 14 días laborables al año, lo
cual manifiesta que el sistema no tiene buen nivel de confiabilidad y es necesario
contar con un sistema que tenga mayor disponibilidad de información de las
subestaciones eléctricas en la matriz.
Es por ello que las dos personas que fueron entrevistadas piensan que es mejor
cambiar el medio de comunicación actual con uno de mejores características que el
inalámbrico, siendo este medio la fibra óptica.
De las diez subestaciones pertenecientes a CNEL regional Santo Domingo, nueve
están ubicadas en lugares donde no se tendría inconvenientes implementar fibra
óptica, no siendo igual para una de ellas, por ello es necesario buscar una alternativa
de conexión, la cual permita optimizar los recursos disponibles por la Corporación.
Debido al alto costo que implica la implementación de la fibra óptica, se desea
implementarla en dos fases, inicialmente en las subestaciones que están localizadas
dentro de la zona urbana de Santo Domingo (4 subestaciones eléctricas),
posteriormente se implementará en las subestaciones que están alejadas de la ciudad
(5 subestaciones eléctricas).

71
Verificación de la hipótesis
De acuerdo al estudio realizado se puede comprobar la aceptación del sistema de
comunicación por fibra óptica y enlace inalámbrico, pues se reducirán los problemas
que actualmente se presentan en la Corporación, proporcionando mayor
confiabilidad en la comunicación entre las subestaciones eléctricas y la matriz CNEL
regional Santo Domingo y disponibilidad de información para brindar a sus clientes
mejor atención.

72
CAPITULO IV
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1. CONCLUSIONES
El sistema de comunicación actual de CNEL regional Santo Domingo es
ineficiente.
Las subestaciones eléctricas de la CNEL regional Santo Domingo están
conectadas inalámbricamente a la matriz, por lo que la comunicación puede
ser interrumpida por condiciones atmosféricas que pueden ocasionar
desviaciones o desvanecimientos de la señal transmitida, por lo que
transmitir la información por fibra óptica se puede realizar de forma
independiente de las condiciones climáticas.

73
Al contar con un sistema escalable, óptimo e idóneo para servicios y
aplicaciones que se tienen en la actualidad, se podrá brindar mejor servicio a
los usuarios de la Corporación.
4.2. RECOMENDACIONES
Aun cuando la Corporación decida cambiar el sistema de comunicación
actual, se recomienda mantener los enlaces inalámbricos existentes, los cuales
servirán como sistema de respaldo si se llegara a tener problemas con la
comunicación por fibra óptica.
Se recomienda que la fibra óptica sea de características adecuadas para la
Corporación, es decir, aun cuando la fibra óptica monomodo en la ventana de
1330 nm podría cubrir la distancia entre subestaciones eléctricas ubicadas en
la zona urbana y la matriz, es mejor utilizar fibra óptica monomodo, para
brindar escalabilidad frente al crecimiento que se puede tener a futuro.
Para contar con un sistema confiable, es necesario realizar un análisis sobre el
ancho de banda que brinde los equipos usados, la potencia que se tendrá en
recepción y la distancia máxima que se alcanzará, para decidir si es lo que se
esperaba o es necesario cambiar los equipos escogidos.

74
CAPITULO V
PROPUESTA
SISTEMA DE COMUNICACIÓN POR FIBRA ÓPTICA Y ENLACE
INALAMBRICO PARA LA CORPORACION NACIONAL DE
ELECTRICIDAD CNEL REGIONAL SANTO DOMINGO
5.1. ANALISIS Y DISEÑO DEL SISTEMA DE FIBRA ÓPTICA
5.1.1. Descripción
Con el fin de proporcionar una mejor comunicación entre la matriz CNEL
regional Santo Domingo y las subestaciones eléctricas La Cadena, Centenario,
Quevedo y Quito se propone el diseño de un sistema de fibra óptica con las
tecnologías DWDM y MPLS.
Los puntos que formarán parte de la red de fibra óptica son: central de control
(matriz CNEL regional Santo Domingo) y las subestaciones eléctricas La Cadena,
Quito, Centenario y Quevedo.
5.1.2. Requerimientos
Entre los requerimientos para el diseño se tiene:

75
La red debe ser apta para incrementar su capacidad y soportar los
servicios que se tendrá a futuro, sin necesidad de rediseñar la red.
La red debe soportar aplicaciones de voz, datos y video
Los equipos que se utilicen deben ser idóneos para las tecnologías
DWDM y MPLS y capaces de manejar aplicaciones como Ethernet
El medio que se utilice (fibra óptica) debe ser eficiente y presentar
características de pérdidas mínimos.
El diseño de la red debe fundamentarse en un estudio geográfico de la
zona.
Los elementos de la red deben conmutar en diferentes capas de red con
el fin de optimizar su funcionamiento
5.1.3. Criterios técnicos para el diseño de la red
Los aspectos que serán analizados en el diseño son:
Estudio geográfico de la zona.
Determinación de la topología de la red.
Análisis de tráfico.
Detalle del recorrido de la fibra óptica.
Selección de la fibra óptica a utilizar.
Estudio de las pérdidas del enlace.
Selección de los equipos más adecuados para la red.
5.1.3.1.Estudio geográfico de la zona
El estudio geográfico se lo realiza para conocer las características del terreno
donde se pretende tender la fibra óptica.

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